使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电PC复合材料及其制备方法与流程

使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及导电pc复合材料技术领域，尤其涉及一种使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料，以及该导电pc复合材料的制备方法。


背景技术：

2.静电式空气净化器的集尘板一般采用金属材质，是基于金属材质具有导电性好、压降少的优点，但由于金属材料不耐腐蚀、不易清洗，还存在制作形状单一、加工复杂、加工费用高等缺点，致使业内设计逐渐转向综合性能更好的高分子复合材料。采用高分子复合材料制备静电式空气净化器集尘板的方法目前有两种，一是在高分子材料制作的片材表面涂敷抗静电、导电材料，这种方法看似简单，实则由于基材与导电、抗静电涂敷材料间缺乏有效的粘合作用，导致材料在使用过程中存在因抗静电、导电效果逐渐丧失直至失效的弊端，另外，该方法无法满足材料截面导电的使用要求；另一种是在诸如聚丙烯片材表面进行化学刻蚀处理后直接聚合导电高分子材料的方法，该方法加工制作费用较高，效果可控性较差，且依然存在使用过程中表层导电材料剥离等问题，同样无法满足制件截面导电的技术要求，而截面导电性缺陷在材料裁切后暴露的截面处尤为突出。


技术实现要素：

3.为解决现有技术存在的不足，本发明的导电pc复合材料，利用具有不同粘度指数的pc材料混合作为基体，同时填充经过表面处理的导电填料和未经过表面处理的导电填料分散在基体中，形成类似聚合物-填料的梯度结构材料，从而保证成型制品表面具有优异导电效果的同时，成型制品截面同样具有导电效果。
4.为实现上述目的，本发明提供的使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料，是将具有不同粘度指数的不少于两种的pc材料混合作为基体材料，添加经过表面处理的导电填料和未经过表面处理的导电填料同时分散于基体材料中，制得材质均匀的pc复合材料，再通过注塑或挤出成型工艺获得兼具表面导电和截面导电特性的成型制品；
5.导电pc复合材料包括以下质量份原料组分：
[0006][0007]
各pc材料的熔融指数mi均在2～60g/10min范围；
[0008]
导电填料选用碳纤维、碳纤维粉、金属纤维(如不锈钢金属纤维等)、金属粉末(如
325目以上铜粉、不锈钢粉等)、导电炭黑、碳纳米管、抗静电剂中的至少一种；
[0009]
经过表面处理的导电填料选用表面经过有机化处理的导电填料、表面经过光固化处理的导电填料、表面经过等离子体刻蚀处理的导电填料中的一种。
[0010]
传统导电高分子材料由于一般采用均质基础树脂，低分子量填料在高剪切注塑力的作用下更利于富集在表面层，而截面中心处的导电材料明显有断层现象，因此，传统材料仅仅获得了表面导电能力，对要求截面导电效果的应用要求很难满足。本发明的导电pc复合材料，通过不同粘度(利用熔融指数反映粘度特性，粘度越高，mi越低，反之亦然)的pc材料配比作为基体，并同时填充经过表面处理的导电填料和未经过表面处理的导电填料。不同pc材料在注塑或其它方式成型时形成不同粘度的层流，填充的经过表面处理的导电填料因与基体的相互作用力高于未经过表面处理的导电填料，因此在注塑过程中，低粘度pc层流中多富集未经过表面处理的导电填料，而经过表面处理的导电填料因为与基体树脂间具有较强的作用力，这种作用力在注塑过程中不会因为高剪切力而受到破坏，从而较多地富集在高粘度pc层流中，这种不同粘度-填料间的关系，形成了截面上的类似梯度结构，从而保证了截面导电性的获得。
[0011]
作为对上述技术方案的限定，表面有机化处理包括由硅烷类偶联剂进行表面处理、由钛酸酯类偶联剂进行表面处理、由沥青基和丙烯酸基偶联剂进行表面处理中的至少一种。
[0012]
作为对上述技术方案的限定，导电pc复合材料还包括改性相容剂0.5～2.5份、改性助剂0.5～2.5份；所述改性助剂包括分散剂、稳定剂中的至少一种。
[0013]
作为对上述技术方案的限定，所述改性相容剂选用乙烯丙烯酸甲酯共聚物(ema)、乙烯丙烯酸共聚物(eba)、乙烯丙烯酸乙酯聚合物(eea)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(mbs)中的至少一种。
[0014]
作为对上述技术方案的限定，所述分散剂选用硬脂酸盐、有机硅酮类分散剂、脂肪酸类分散剂、脂肪族酰胺类分散剂、酯类分散剂中的至少一种。如硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅油、pets等。
[0015]
作为对上述技术方案的限定，所述稳定剂选用酚类抗氧剂或者酚类抗氧剂与辅助抗氧剂的混合物，如抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂p152或者上述抗氧剂与抗氧剂168的混合物。
[0016]
作为对上述技术方案的限定，由pc复合材料制得的成型制品表面电阻率与截面电阻率均不超过1
×
106ohm/sq。
[0017]
进一步限定导电pc复合材料的其它组分，与基体材料和导电填料更适配，从而使复合材料的综合性能更优异，利于成型制品的性能提高。
[0018]
同时，本发明还提供了如上所述使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料的制备方法，该制备方法包括：
[0019]
将全部原料组分加入到低速混合设备中混合5～30分钟，混合后的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，再经切粒机造粒、干燥，制得使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料；
[0020]
或是将除导电材料之外的所有原料组分在低速混合设备中混合5～30分钟，混合
后的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，将导电材料投入双螺杆挤出机的侧喂料中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，再经切粒机造粒、干燥，制得使成型制品同时具有表面导电和截面导电特性的导电pc复合材料。
[0021]
作为对上述技术方案的限定，所述双螺杆挤出机的双螺杆l/d为30～50。
[0022]
本发明导电pc复合材料的制备方法，操作便捷，不需特别限定，只需先将组分低速混合再在特定温度下熔融挤出，利用基体材料间粘度的不同和导电填料的处理性不同，使复合材料在注塑过程形成不同粘度的层流，并在不同层流富集不同的导电填料，获得截面上的类似梯形结构，保证成型制品的截面导电性能。
[0023]
综上所述，本发明利用基体材料组成的不同粘度特性，配合填充不同表面处理性的导电填料，形成类似聚合物-填料的梯度结构材料，解决了传统高分子材料仅能获得表面导电能力，而截面导电性较差，难以满足对截面导电效果应用需求的技术难题。获得的导电pc复合材料保证成型制品表面具有优异导电效果的同时，使成型制品截面同样具有导电效果。
附图说明
[0024]
图1、为本发明实施例1导电pc复合材料样品的截面导电检测照片；
[0025]
图2、为对比例1导电pc复合材料样品的截面导电检测照片。
具体实施方式
[0026]
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]
下述实施例与对比例涉及的原料均为市场购买的典型产品，其中mi＝2.5g/10min的pc材料采购型号为sabic lexan
tm pk2870，mi＝40g/10min的pc材料采购型号为sabic lexan
tm hf4010sr，未经过表面处理的导电炭黑采购型号为orionkappa 10，原料pets采购型号为glycolube(p)。
[0028]
实施例
[0029]
本实施例涉及一种导电pc复合材料的制备，由获得的导电pc复合材料制成成型制品，该制品能同时具有表面导电和截面导电特性。
[0030]
实施例1
[0031]
用于制作导电pc复合材料的原料组成为：15kg mi＝40g/10min的pc材料、57.3kg mi＝2.5g/10min的pc材料、5kg未经过表面处理的导电炭黑，20kg表面经硅烷偶联剂喷雾雾化处理的导电炭黑，2kg ema，0.5kg pets，0.2kg的抗氧剂p152，0.1kg的抗氧剂1010、0.2kg的抗氧剂168、0.5kg的硬脂酸钙。
[0032]
制备方法为：将除导电炭黑(包括未经表面处理和经过表面处理的导电炭黑)之外的其它组分一起在低速混合设备中混合5～30分钟，经混合的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，未经表面处理的导电炭黑和表面经硅烷偶联剂喷雾雾化处理的导电炭黑均投入带有搅拌装置的侧料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却
后，经切粒机造粒，制得可使成型制品表面、截面都具有导电能力的pc复合材料。
[0033]
实施例2
[0034]
用于制作导电pc复合材料的原料组成为：15kg mi＝40g/10min的pc材料、53.8kg mi＝2.5g/10min的pc材料、6kg未经过表面处理的碳纤维粉，22kg表面经过沥青基和丙烯酸基偶联剂处理的碳纤维粉，2.5kg ema，0.5kg的pets，0.2kg的抗氧剂p152。
[0035]
制备方法为：将除碳纤维粉(包括未经表面处理和经过表面处理的碳纤维粉)之外的其它组分一起在低速混合设备中混合5～30分钟，经混合的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，未经表面处理的碳纤维粉和表面经过沥青基和丙烯酸基偶联剂的碳纤维粉均投入带有搅拌装置的侧料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，经切粒机造粒，制得可使成型制品表面、截面都具有导电能力的pc复合材料。
[0036]
实施例3
[0037]
用于制作导电pc复合材料的原料组成为：12kg mi＝40g/10min的pc材料、67kg mi＝2.5g/10min的pc材料、5kg未经过表面处理的碳纤维粉、15kg表面经过钛酸酯偶联剂处理的碳纤维粉、2kg ema、1kg的pets、0.3kg的抗氧剂p152。
[0038]
制备方法为：将除碳纤维粉之外的其它全部原料组分一起在低速混合设备中混合5～30分钟，经混合的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，将未经过表面处理的碳纤维粉和表面经过钛酸酯偶联剂处理的碳纤维粉均投入带有搅拌装置的侧料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，经切粒机造粒，制得可使成型制品表面、截面都具有导电能力的pc复合材料。
[0039]
对比例1
[0040]
用于制作导电pc复合材料的原料组成为：72.3kg mi＝9g/10min的pc材料、5kg未经过表面处理的导电炭黑、20kg表面经硅烷偶联剂处理的导电炭黑、2.5kg ema、0.5kg的pets、0.2kg的抗氧剂p152、0.1kg的抗氧剂1010、0.2kg的抗氧剂168、0.5kg的硬脂酸钙。
[0041]
将除导电炭黑(包括未经表面处理和经过表面处理的导电炭黑)之外的其它组分一起在低速混合设备中混合5～30分钟，经混合的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，未经表面处理的导电炭黑和经过表面处理的导电炭黑均投入带有搅拌装置的侧料仓中投入带有搅拌装置的侧料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，经切粒机造粒，制得可使成型制品表面、截面都具有导电能力的pc复合材料。
[0042]
对比例2
[0043]
用于制作导电pc复合材料的原料组成为：68.8kg mi＝12g/10min的pc材料、22kg表面经硅烷偶联剂处理的碳纤维粉、2.5kg ema、0.5kg的pets、0.2kg的抗氧剂p152。
[0044]
制备方法为：将除碳纤维粉之外的其它组分一起在低速混合设备中混合5～30分钟，经混合的物料投入双螺杆挤出机主料仓中，表面经硅烷偶联剂处理的碳纤维粉投入侧料仓中，在40～280℃机筒温度条件下熔融挤出，经传送带风冷或水浴冷却后，经切粒机造粒，制得可使成型制品表面、截面都具有导电能力的pc复合材料。
[0045]
本发明实施例和对比例采用但不限于以下设备：立式或卧式低速混合设备，混合速度在50～200rpm；螺杆挤出机的平行双螺杆l/d值适宜选择在30～50范围，以控制物料间的混合效果，确保复合材料的性能；采用水浴或传送带风冷却的方式，经切粒机造粒、干燥制得最终的复合材料。
[0046]
对实施例、对比例的复合材料进行性能检测，结果见下表。
[0047][0048][0049]
将实施例1的导电pc复合材料样品与对比例1的导电pc复合材料进行截面导电效果检测，测试结果如图1、2所示，图1为实施例1样品截面不同位置的导电检测结果，图2为对比例1样品截面的导电检测结果，由两图中仪表的检测数值可见，对比例1样品截面出现导电断点，而实施例1样品具有截面导电特性。
[0050]
综上所述，本发明的导电pc复合材料与现有技术获得的导电复合材料相比具有以下显著特点和积极效果：
[0051]
1、不同粘度的pc材料配比作为基体，与表面处理及未处理导电填充材料、和其它辅助加工材料或助剂的有效组合，形成类似聚合物-填料的梯度材料，而非常规聚合物-填料的分散规律，从而形成良好的截面导电能力；
[0052]
2、可以提供表面及截面优异的导电高分子复合材料；
[0053]
3、耐腐、耐清洗性更好，导电性能持久；
[0054]
4、成型性能好，可以加工成任意形状；
[0055]
5、清洁空气、高压杀菌、杀病毒效果突出。